Ответы на экзаменационные вопросы (1085983)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1. Классификация вычислительных систем и требования предъявляемые к ПУ в зависимости от класса ВС. Характеристики ПУ, классификация ПУ.

КЛАССЫ ЗАДАЧ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ТРЕБОВАНИЯ К ВС.

Под системой I/O следует понимать совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для приёма информации от внешних источников и размещение её в ОЗУ, а также передачу информации из внутренней памяти потребителю.

Интерфейс – совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для объединения вычислительных устройств в единую вычислительную систему.

Система ввода/вывода содержит следующие основные элементы:

1. Совокупность взаимосвязанных внутр. и внеш. шин(интерфейсов), объединяющих элементы в единую ОС.

2. Шины взаимодействуют между собой с помощью специальных устройств. К каждой шине подключается устройство с характеристиками, соответствующими параметрам интерфейса.

3. Программные и аппаратные средства.

Системы I/O изначально ориентированы на определённый класс решаемых задач:

1. Научно-технические задачи. Характеризуются большим количеством вычислений, высокой точностью результатов. Требуется возможность работы с большими объёмами внешней памяти.

2. Многофункциональные и статистические задачи. Характеризуются использованием слов и чисел переменной длины, большим количеством входных данных, использованием символьной информации. Требуется использование скоростных печатающих устройств, большая внешняя память.

3. Управление реальными объектами. Особенность – работа в реальном времени, т.е. решение д.б. выдано за фиксированный интервал времени до момента подачи следующего пакета данных. Требуется большое количество ЦАП и АЦП.

*
**схема прямого цифрового управления объектом***

Способы управления объектом:

1. Метод управления объектом в режиме разделения времени при использовании электронных часов. При этом контроллер может обслуживать несколько объектов.

2. Метод анализа наиболее критических параметров. Из комплекса параметров выбираются наиболее критические, выход которых за пределы допустимых значений приводит к необратимым последствиям. Если при анализе состояния объекта не хватает только этих параметров, то осуществляется анализ всех других параметров.

Задачи м.б. решены на ВС с переменным составом оборудования (реконфигурируемых ВС). Эта возможность обеспечивается информационной, аппаратной и программной совместимостью устройств ВС.

Информационная совместимость подразумевает единый способ кодирования И. и единый формат данных.

Программная совместимость обеспечивается единой системой команд и единой организацией операционных систем.

Аппаратная совместимость подразумевает наличие унифицированных систем сопряжения и единых способов управления.

Данные требования во многом обеспечиваются использованием единых интерфейсов. Все параметры интерфейсов стандартизированы.

Контроль над интерфейсами обеспечен:

IEEE – международный институт инженеров по электронике и электротехнике.

ANSI – американский институт стандартизации.

Классы ВС. Требования к классам ПУ.

1. Персональные ЭВМ. Требования: Возможность диалогового режима, естественный, понятный способ представления И., ориентация на непрофессиональное использование, низкая стоимость.

2. Управляющие ЭВМ, контроллеры. Требования: Наличие преобразования систем аналоговых сигналов, возможность объединения в вычислительные комплексы. Конструктивное исполнение – в виде встраиваемых систем.

3. Мини (малое) ЭВМ. Устройство управления сложными технологическими объектами. Требования к системам I/O: Большой объём ОЗУ, возможность дистанционного доступа, использование специализированных устройств ввода И.

4.Универсальные ВС. Ориентированы на научно-техническую среду. Требования: Высокое быстродействие, которое поддерживается многоинтерфейсной структурой, использование 9-10 интерфейсов различных типов. Требования к системам I/O: Сбалансированность характеристик систем обработки И., т.е. объём переработки И. за единицу времени д. соответствовать объёму введённой и выведенной И. за тот же интервал времени.

5. СуперЭВМ (майнфрейм) – высокопроизводительные, специализированные для выполнения узкого круга задач, мультипроцессорные ВС. Требования: Быстродействие д.б. сбалансировано с быстродействием процессорного блока.

Характеристики и классификация ПУ

По способу представления И.:

- I/O аналоговой И.

- графический

- текстовый

- речевой

- внешняя память

- магнитная память

- оптическая память

- полупроводниковая память (флеш память)

По функциональному назначению:

- устройства I/O И.

- внешняя память

- контроллеры управления ПУ

По быстродействию, в зависимости от длительности цикла:

- низкоскоростные ПУ: ввод информации (до 100 символов/сек)

- среднескоростные ПУ : отображение И. (до 1000 сим/сек)

- высокоскоростные ПУ: НЖМД, графические системы

Т (цикла) = Т (подгот.И.) + Т (ожидания И.) – Т (передачи И.)

2. Функции и структура системы ввода-вывода. Центрально-синхронный принцип управления обменом информации, асинхронный принцип управления.

Требования и структура систем I/O

Для увеличения производительности ВС за счёт оптимизации систем IO, необходимо обеспечить выполнение сл. условий:

- повышение производительности всех устройств, участвующих в обмене И.;

- совмещение операций обработки и IO информации;

- совмещение нескольких операций IO.

Задачи системы ввода-вывода:

1. Приём/преобразование квантов данных в форматы данных процессора и ОЗУ при вводе информации и обратное преобразование при выводе информации.

2. Определение места в ОЗУ, куда д.б. помещён/извлечён квант данных, т.е. формировать текущий адрес ячейки памяти.

3. Формирование управляющих сигналов для ПУ, задание режима работы и типа выполняемой операции.

4. Получение сигналов от ПУ о его состоянии, получение команд от процессора, их обработка и обмен управляющей И. с процессором.

***Обобщённая структура систем IO***

Реализация систем IO, выполнение требуемых функций возможно при использовании центрального синхронно-асинхронного принципа управления.

Центральный синхронный принцип управления.

Особенности: все операции выполняются последовательно, т.е. на время операции IO , обработка И. приостанавливается. В этом случае одна команда обеспечивает передачу одного кванта данных.

***структура***

Т (выполнения) = α (IO)*T(IO) + α (обр)*T(обр), α – коэф.,учитывающий долю операций IO и обработки инфы, α >1

Синхронный способ обмена.

ПЛЮСЫ: Простота организации, низкая стоимость аппаратных средств.

МИНУСЫ: Низкая производительность выполнения программ.

Асинхронный обмен информации.

Обеспечивает параллельное выполнение IO и обработки информации.

*
**структура***

Т (выполнения) = α (IO)*T(IO) + (1-Kперекр.)*α (обр)*T(обр)

К(перекрытия) учитывает перекрытие операции IO:

К = 1 , полное перекрытие – параллельная работа,

К = 0 , синхронный режим.

В такой системе канал IO и процессор могут работать параллельно: ЦП передаёт по каналу IO команду, продолжая работу по обработке данных. После подготовки данных к обмену канал IO информирует ЦП, ЦП приостанавливает работу и обменивается квантом данных.

***диаграмма***

При работе такой структуры нужно обеспечить следующие условия:

1. При подготовке данных управление ПУ д. обеспечивается независимыми от ЦП схемами.

2. Полная загрузка ЦП в течение всего периода подготовки данных, т.е. отсутствие простоев за счёт нехватки команд обработки данных.

3. Наличие каналов обмена данных между каналом IO и ОЗУ, минуя ЦП, т.е. наличие средств прямого доступа к памяти.

ПЛЮСЫ: высокая производительность; возможность внепроцессорного обмена данными; наличие автономных средств управления ЦП и каналом обмена данными.

МИНУСЫ: Сложность выполнения параллельных операций.

3. Основные характеристики и структура ЗУ. Внешние запоминающие устройства. Классификация по быстродействию, назначению, способам обмена информацией.

ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

При построении ВС требуется память общим объёмом десятки Гб с рабочей частотой несколько ГГц, но реализация пока невозможна, поэтому в структуре имеет место иерархия типов ЗУ:

- регистровая память процессора;

- многоуровневая КЭШ-память (статическая). Полупроводниковая память, имеющая до 3-х уровней:

УРОВЕНЬ 1 – емкость до 30Кб, тактовая частота 0,5ГГц

УРОВЕНЬ 2 – емкость до единиц Мб, тактовая частота 200МГц;

- оперативная основная память. Полупроводниковая память динамического типа, порядка 0,5-1ГБ, частота от 50МГц

- внешняя память (мг.диски различных видов);

- оптическая память;

- магнитные ленты (стримеры);

- флеш-память.

Классификация ЗУ.

По способу функционирования:

- с последовательным доступом, когда при поиске ячеек надо последовательно просмотреть примерно половину объёма накопителя (ЗУ ленточного типа);

- с циклическим доступом. Вне зависимости от обращения к ячейке информация периодически появляется под считывающим устройством (мг.диски);

- ЗУ с произвольным доступом, где время доступа не зависит от расположения ячеек в массиве хранения (ОЗУ);

- ассоциативная память, в которой поиск ячеек осуществляется не по адресу, а по признаку.

По кратности записи информации:

- нестирающаяся ЗУ, где запись однократная.

По характеру хранения:

- ЗУ статического типа на триггерах, перезапись не нужна;

- ЗУ динамического типа с периодической регенерацией информации.

Структура и параметры ЗУ.

Любое ЗУ состоит из массива хранения информации, адресного блока, числового блока, устройства управления.

Адресная часть. Включает в себя р-р адреса для хранения кода адреса и дешифратора преобразования данного кода в последовательность сигналов, обеспечивающих выборку требуемой ячейки.

Массив хранения состоит из набора ячеек, каждая из которых состоит из определённого числа запоминающих элементов (ЗЭ). Разрядность ячеек равна разрядности чисел (слов), записываемых в память.

У
стройство управления необходимо для приёма/дешифрации команд (запись или чтение).

***схема***

Параметры ЗУ.

- Ёмкость [бит, байт] С = Мх (кол-во слов) * N (разрядность);

- Тактовая частота характеризует через сколько тактов получен ответ f (такт);

- Время доступа Т (дост) = Т (поиска) + Т (счит) + (t*(регенерации));

- Надёжность Наработка на отказ, вероятность безотказной работы;

- Потребляемая мощность;

- Габариты;

Классификация запоминающих устройств

По способу выборки информации:

- ЗУ с произвольным доступом. В таких ЗУ время выборки не зависит от расположения ячейки внутри массива хранения;

- ЗУ с циклическим доступом. В таких ЗУ информация периодически считывается устройствами считывания, в независимости от потребности обращения (пример: магнитный диск);

- ЗУ с последовательным доступом. Доступ к ячейкам памяти осуществляется путём последовательного считывания информации рядом расположенных ячеек.

По адресу: адресные и безадресные.

ЗУ безадресного типа:

- Ассоциативные ЗУ. Обращение к ячейкам происходит не по адресу, а по признаку. Начальная буква является признаком информации, расположенной в ячейках;

- Стековая память.

По кратности записи циклов в ячейку:

- однократно программируемые носители, постоянные запоминающие устройства(оптические);

- многократно программируемые, перепрограммируемые ЗУ. tзп >> tсч.

4. Основные характеристики магнитных материалов, используемых в качестве носителей информации. Требования, предъявляемые к таким материалам. Общий принцип записи информации на подвижной магнитный носитель. Горизонтальный и вертикальный способы записи информации. Преимущества и недостатки. Структура и конструкции магнитных головок для горизонтальной и вертикальной записи. Емкость магнитного диска. Продольная и поперечная плотность записи.

Магнитные ЗУ

Энергонезависимая. Не подвержена воздействию радиации. Широкий температурный диапазон работы.

Характеристики магнитных материалов.

Петля Гистерезиса – основная характеристика перемагничивания материалов. Эта характеристика определяет зависимость действия мг.поля на материал от отклика материала на намагничивание.

*
**петля гистерезиса 2***

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)